薄膜生長的三維元胞自動機(jī)模擬及其分形研究.pdf

1、薄膜材料的發(fā)展對微電子，微機(jī)械等高科技領(lǐng)域的發(fā)展有著重要影響，而薄膜的原子尺度的生長過程將影響薄膜材料的各種應(yīng)用性能，因此關(guān)于薄膜生長過程的開展了大量從實驗到理論的研究工作。隨著計算機(jī)科學(xué)等新型科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)模擬可以從原子尺度模擬薄膜形成的動態(tài)過程，解釋實驗觀察到各種現(xiàn)象，分析各種實驗條件對成膜的影響，為解決在實驗中難以完全跟蹤原子沉積和薄膜生長物理過程的難題提供了途徑，而成為搭建理論與實際應(yīng)用的橋梁，對尋找合成有特殊性能的薄膜

2、材料的實驗技術(shù)及手段具有十分重要的指導(dǎo)意義。
　　元胞自動機(jī)方法是根據(jù)微觀個體的簡單局域自組織相互作用機(jī)制來描述宏觀系統(tǒng)整體復(fù)雜行為及其時間演化的“自下而上”的計算機(jī)模擬方法。本文針對薄膜生長過程粒子遷移擴(kuò)散的復(fù)雜性，在分析薄膜生長過程及生長模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合蒙特卡諾方法，建立薄膜材料的三維元胞自動機(jī)生長模型。該模型通過元胞及其領(lǐng)域狀態(tài)在按薄膜生長過程特征抽象得到的元胞自動機(jī)模型的局域自組織作用規(guī)則下的并行演化過程，利用OpenG

3、L技術(shù)，在VC7.0環(huán)境下編程實現(xiàn)了對薄膜生長過程的直觀模擬。
　　通過對薄膜生長過程的計算機(jī)模擬，研究了薄膜生長過程中沉積速率和沉積溫度等對薄膜表面形貌的影響以及薄膜生長過程三維分維數(shù)隨覆蓋率的變化情況。研究結(jié)果表明：在相同溫度下較低的沉積速率范圍內(nèi)，薄膜粗糙度幾乎不隨沉積速率發(fā)生變化；隨著沉積速率的逐步升高，薄膜粗糙度將逐漸增大；在相同沉積速率時，薄膜粗糙度隨沉積溫度的升高達(dá)到一個最小值，之后粗糙度又將隨溫度升高而增加，這說明